Linux內核編譯

 

一、linux內核的配置與編譯：

 

1.配置內核

 

1)導入默認配置：

 

make xxxx_defconfig

 

注1：xxxx表示內核支持的芯片的名稱 比如make exynos_defconfig

 

注2：內核源碼中對每個支持的芯片都有默認的配置，默認配置很少只能保證系統完成最基本的功能

 

注3：可以通過直接修改.config文件來進行內核的配置(麻煩)，所有內核配置的本質都是修改.config文件

 

注4：配置文件中xxxx=y表示添加了該功能，注釋表示不添加該功能(減小內核體積)

 

2)修改配置(內核提供了幾種簡單的配置方法，其本質都是修改.config文件中的配置)

 

make gconfig 依賴于GTK庫

 

make xconfig 依賴于QT庫

 

make config 麻煩

 

-> make menuconfig

 

選中的狀態切換：空格

 

搜索一個選項：/

 

[ ] 有兩種狀態。

 

輸入Y，顯示為“*”，表示內核中該功能被選中，相關功能代碼將會被編譯進內核。

 

輸入N，顯示為空，表示內核中該功能沒有被選中。

 

< > 有三種狀態

 

輸入Y，顯示為“*”，表示內核中該功能被選中

 

輸入N，顯示為空，表示內核中該功能沒有被選中

 

輸入M，則顯示為“M”，表示內核中該功能被選為模塊(編譯后與內核鏡像不在同一文件)

 

2.編譯內核

 

make uImage 編譯內核鏡像(編譯選中為“*”的選項到內核)

 

make modules 編譯內核模塊(編譯選中為“M”的選項)

 

make dtbs 編譯設備樹文件(使驅動與設備建立關系的文件)

 

make clean 刪除文件

 

二、在內核中添加子菜單：

 

每一級目錄中都包含一個Kconfig文件，用于生成選配菜單的。按照Kconfig的語法修改對應的Kconfig文件就可以在菜單中添加自己的選項。在一個Kconfig文件中menu是本級菜單，如menu "Character devices"，如果我們想在該菜單下自己添加子菜單按照語法添加在menu和endmenu之間即可

 

語法：

 

config FS4412_LED # 固定語法，config XXX，XXX用來與MakeFile關聯，即配置后MakeFile會按照該配置進行編譯

 

tristate "FS4412LED Device Support"

 

# tristate “菜單顯示名稱”;tristate表示該選項有三個狀態<>(即可以選擇成N/Y/M)，bool表示有兩個選項[](N/Y)

 

default n

 

# default n 默認是'N'，即不添加該功能 default y 默認添加該功能default m 默認編譯成模塊(重新配置后生效)

 

depends on ARCH_EXYNOS4

 

# depends on 依賴的菜單 當有依賴關系的選項沒有被選擇時該選項也不顯示

 

help

 

support leddevice on FS4412 develop board # 幫助文檔 可有可無

 

詳情參考：Documentation/kbuild

 

將自己的模塊添加到菜單的步驟：

 

1.修改Kconfig添加子菜單

 

2.添加對應的.C文件(驅動文件)

 

3.修改對應的Makefile使菜單與編譯關聯(將驅動文件編譯)

 

三、linux內核(uImage)的編譯過程：

 

1.在頂層目錄下執行make uImage

 

2.頂層目錄下的MakeFile

 

155 srctree := $(if $(KBUILD_SRC),$(KBUILD_SRC),$(CURDIR))

 

# srctree為當前MakeFile所在目錄

 

198 ARCH ?= arm # 自己修改的

 

203 SRCARCH := $(ARCH)

 

504 include $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/Makefile

 

-> include arch/arm/MakeFile

 

-> 執行make uImage后會根據我們設置的CPU架構，執行對應架構下的MakeFile

 

3.arch/arm/MakeFile

 

291 boot := arch/arm/boot

 

299 BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage

 

# uImage屬于BOOT_TARGETS中的一個成員

 

304 $(BOOT_TARGETS): vmlinux

 

# 生成uImage就要生成BOOT_TARGETS大目標

 

# 依賴源碼頂層目錄下的vmlinux(編譯過程中生成的文件)

 

305 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

 

# Q是對@的封裝 不輸出編譯信息

 

# MAKE是對make -C的封裝 -C表示切換到指定目錄下的MakeFile

 

# $(build)=$(boot) -> build = arch/arm/boot

 

# MACHINE=$(MACHINE) -> MACHINE := arch/arm/mach-exynos

 

# $(boot)/$@ -> arch/arm/boot/uImage

 

-> make -C arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/mach-exynos arch/arm/boot/uImage

 

-> 依賴頂層目錄下的vmlinux，切到arch/arm/boot下的MakeFile(參數是MACHINE)執行，在arch/arm/boot/下生成目標uImage(uImage就是在該目錄)

 

/***************MACHINE變量的來源******************/

 

.config/291 CONFIG_ARCH_EXYNOS=y

 

155 machine-$(CONFIG_ARCH_EXYNOS) += exynos

 

-> 在最開始導入配置時產生了.config文件，.config中只對CONFIG_ARCH_EXYNOS進行了賦值(其他都注釋)

 

-> machine-y += exynos 即 machine-y = exynos

 

232 ifneq ($(machine-y),)

 

# 比較machine-y與空的值(machine-y = exynos)，不相等

 

233 MACHINE := arch/arm/mach-$(word 1,$(machine-y))/ # word 1,$(machine-y) word為函數 表示從machine-y變量中取第一個單詞

 

-> MACHINE := arch/arm/mach-exynos

 

/********************************************************************/

 

4.arch/arm/boot/Makefile

 

78 $(obj)/uImage: $(obj)/zImage FORCE

 

# 依賴于zImage obj表示當前MakeFile所在路徑 FORCE強制編譯不管是否編譯過

 

79 @$(check_for_multiple_loadaddr)

 

80 $(call if_changed,uimage)

 

81 @$(kecho) ' Image $@ is ready' # 輸出信息

 

-> 依賴當前目錄下的zImage生成uImage

 

-> 追蹤zImage

 

30 ifeq ($(CONFIG_XIP_KERNEL),y)

 

# CONFIG_XIP_KERNEL在.config中定義 沒有賦值

 

41 else

 

54 $(obj)/zImage: $(obj)/compressed/vmlinux FORCE

 

# 依賴arch/arm/boot/compressed/vmlinux(與之前不是同一個)

 

55 $(call if_changed,objcopy)

 

# 使用gcc編譯出的程序都是elf格式的，需要進行二進制格式的轉換

 

56 @$(kecho) ' Kernel: $@ is ready' # 顯示信息

 

51 $(obj)/compressed/vmlinux: $(obj)/Image FORCE

 

# vmlinux依賴于arch/arm/boot/Image

 

52 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(obj)/compressed $@

 

# make -C arch/arm/boot/compressed arch/arm/boot/compressed/vmlinux

 

-> 依賴arch/arm/boot/Image，切換到arch/arm/boot/compressed/下的MakeFile生成vmlinux

 

/***********MACHINE參數的引用*******************/

 

arch/arm/boot/Makefile

 

14 ifneq ($(MACHINE),)

 

# arch/arm/MakeFile中傳參進來MACHINE=arch/arm/mach-exynos

 

15 include $(srctree)/$(MACHINE)/Makefile.boot

 

# include arch/arm/mach-exynos/Makefile.boot

 

16 endif

 

arch/arm/mach-exynos/Makefile.boot

 

1 zreladdr-y += 0x40008000

 

# 內核的入口地址(運行起始地址)

 

2 params_phys-y := 0x40000100

 

# uboot和內核協商好的存放參數的位置

 

arch/arm/boot/Makefile

 

22 ZRELADDR := $(zreladdr-y)

 

# ZRELADDR = 0x40008000

 

23 PARAMS_PHYS := $(params_phys-y)

 

# PARAMS_PHYS = 0x40000100

 

24 INITRD_PHYS := $(initrd_phys-y)

 

25

 

26 export ZRELADDR INITRD_PHYS PARAMS_PHYS

 

# 導出讓全局可用

 

/*****************************************************************/

 

5.arch/arm/boot/compressed/MakeFile

 

185 $(obj)/vmlinux: $(obj)/vmlinux.lds $(obj)/$(HEAD) $(obj)/piggy.$(suffix_y).o \

 

186 $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) $(lib1funcs) $(ashldi3) \

 

187 $(bswapsdi2) FORCE

 

# vmlinux依賴很多文件產生

 

# 依賴文件的來源

 

# $(obj)/vmlinux.lds

 

# arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds 鏈接腳本決定elf文件的排版(內核源文件)

 

# $(obj)/$(HEAD) = arch/arm/boot/compressed/$(HEAD)

 

# 25 HEAD = head.o 由 head.S生成(內核源文件)

 

# $(obj)/piggy.$(suffix_y).o

 

# 86 suffix_$(CONFIG_KERNEL_GZIP) = gzip

 

# .config/40 CONFIG_KERNEL_GZIP=y 導入默認配置時配置的內核的壓縮格式

 

# ->suffix_y = gzip

 

# -> $(obj)/piggy.$(suffix_y).o = arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.o 由 piggy.gzip.S(編譯中間生成)生成

 

# $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) # 給變量$(OBJS))添加前綴$(addprefix $(obj)/

 

# 26 OBJS += misc.o decompress.o -> OBJS = misc.o decompress.o

 

# -> $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) = arch/arm/boot/compressed/misc.o decompress.o 由 misc.c decompress.c生成(內核源文件)

 

# 這兩個文件用于解壓內核 內核當中包含了解壓的代碼

 

# $(lib1funcs)

 

# 148 lib1funcs = $(obj)/lib1funcs.o -> lib1funcs = arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o(lib1funcs.S生成)

 

# 150 $(obj)/lib1funcs.S: $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/lib/lib1funcs.S(內核源文件)

 

# $(ashldi3)

 

# 154 ashldi3 = $(obj)/ashldi3.o -> ashldi3 = arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o(ashldi3.S生成)

 

# 156 $(obj)/ashldi3.S: $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/lib/ashldi3.S(內核源文件)

 

# $(bswapsdi2)

 

# 160 bswapsdi2 = $(obj)/bswapsdi2.o -> bswapsdi2 = arch/arm/boot/compressed/bswapsdi2.o(bswapsdi2.S生成)

 

# 162 $(obj)/bswapsdi2.S: $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/lib/bswapsdi2.S(內核源文件)

 

/******************************piggy.gzip.o********************************/

 

# 195 $(obj)/piggy.$(suffix_y).o: $(obj)/piggy.$(suffix_y) FORCE -> piggy.gzip.o:piggy.gzip -> piggy.gzip.o依賴piggy.gzip

 

# 192 $(obj)/piggy.$(suffix_y): $(obj)/../Image FORCE -> piggy.gzip:arch/arm/boot/Image FORCE -> piggy.gzip依賴上層目錄的Image

 

-> 退回上層目錄追蹤arch/arm/boot/Image

 

/*************************************************************************/

 

6.arch/arm/boot/MakeFile

 

47 $(obj)/Image: vmlinux FORCE

 

# 依賴頂層源碼下的vmlinux FORCE強制執行

 

48 $(call if_changed,objcopy)

 

49 @$(kecho) ' Kernel: $@ is ready'

 

-> 退回頂層源碼下追蹤vmlinux

 

7.頂層目錄MakeFile

 

817 vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE

 

# scripts/link-vmlinux.sh 編譯需要的腳本

 

# 809 vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

 

# 追蹤得到一些路徑下的源文件

 

# 802 export KBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y)

 

# 803 export KBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)

 

# 804 export KBUILD_LDS := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds

 

# 鏈接腳本(兩次鏈接過程)

 

逆序總結：uImage由zImage通過uboot中的工具為其添加頭部生成

 

zImage由arch/arm/boot/compressed/vmlinux(elf格式)文件經過二進制格式轉換生成

 

vmlinux由/arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip(壓縮后的內核)和misc.c、decompress.c、(用于解壓內核的代碼)按照vmlinux.lds鏈接生成(二次鏈接)

 

piggy.gzip由/arch/arm/boot/Image文件(不包含解壓代碼的二進制內核文件)壓縮得到

 

Image文件是由源碼頂層目錄下的vmlinux(elf格式)經過二進制轉換生成的

 

vmlinux是由一系列的內核源碼與工具按照鏈接腳本arch/arm/kernel/vmlinux.lds鏈接生成(一次鏈接)

 

順序總結：一系列的源碼與工具按照arch/arm/kernel/vmlinux.lds與各級Makefile的規則編譯生成源碼頂層目錄下的vmlinux(elf格式內核)即第一次鏈接

 

vmlinux經過二進制轉換生成arch/arm/boot/Image(二進制格式的內核)

 

Image文件經過壓縮得到piggy.gzip文件(壓縮后的二進制內核)(piggy.gzip文件的運行需要解壓)

 

piggy.gzip與解壓該文件的代碼misc.c、decompress.c、等按照鏈接腳本arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds鏈接成一個文件(第二次鏈接)vmlinux(elf)

 

vmlinux文件經過二進制轉換生成zImage

 

zImage經過添加頭部生成uImage

信盈達2008年在深圳特區南山高新科技園成立。自成立至今近九年來專注為企業和個人提供高端方案設計、高端嵌入式/Android培訓等服務。公司下設信盈達實訓學院、信盈達研發中心、信盈達教學儀器三大業務板塊。九年來公司堅持"技術領先、服務領先"，以雄厚的實力和專業的品質成為國內唯一有實力從產品最底層研發到系統層開發的嵌入式實訓、產品解決方案提供商。為中國IT行業提供最具價值的職業教育服務。專業培訓嵌入式、物聯網、人工智能、Java、單片機等課程，想了解更多信息點擊立馬咨詢